BelPhO 2018, Заключителен етап — Задача 4. Часть 2. Кинематика и динамика поршня

Часть1. Трение поршня.

Если закрыть отверстие шприца и вдвигать, или выдвигать поршень, то после его освобождения он будет немного смещаться. Проведите подобные измерения и определите силу трения поршня о стенки шприца при его движениях в противоположных направлениях. Оцените погрешность найденного значения.

Атмосферное давление в день проведения эксперимента вам будет указано.

Часть 2 Движение поршня.

В данной части Вам предстоит исследовать движение поршня шприца под действием постоянной внешней силы. Соберите экспериментальную установку как показано на рисунке 1 (Постарайтесь обойтись одним штативом).

Подвесьте к поршню за кольцо несколько грузов. Наблюдайте за движением поршня. Подвесьте столько грузов, чтобы поршень опускался из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение.

2.1 Определите минимальное количество подвешиваемых к поршню грузов, при которых поршень опускается в крайнее нижнее положение. Аккуратно извлеките поршень из цилиндра. Определите суммарную массу поршня с кольцом и грузами.

2.2 Исследуйте экспериментально зависимость координаты поршня от времени $X(\tau)$. Постройте график полученной зависимости.

2.3 По экспериментальным данным постройте график зависимости скорости поршня от времени $v(\tau)$.

2.4 Определите математический вид зависимости координаты поршня от времени $X(\tau)$, определите ее параметры.

2.5 Постройте график зависимости равнодействующей силы, действующей на поршень, от координаты $F_{\text{р}}(X)$.